2026/08/08 更新

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オオハシ　ナオキ
大橋　直樹
OHASHI NAOKI
所属
総合研究院 元素戦略MDX研究センター 特定教授
職名
特定教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学）

研究キーワード

  • 欠陥

  • 半導体

  • セラミックス

  • 結晶工学

  • 界面

  • 固体化学

  • 固体物性

研究分野

  • ナノテク・材料 / 結晶工学  / 結晶構造解析・結晶成長

  • ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  • 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理

学歴

  • 東京工業大学   大学院理工学研究科   無機材料工学専攻

    1988年4月 - 1992年6月

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    国名： 日本国

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  • 東京工業大学

    1984年4月 - 1988年3月

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    国名： 日本国

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経歴

  • 国立研究開発法人物質・材料研究機構   主席研究員

    2007年4月 - 現在

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  • 独立行政法人物質・材料研究機構   主幹研究員

    2003年4月 - 2007年3月

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  • 独立行政法人 物質・材料研究機構   主任研究員

    2001年4月 - 2003年3月

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  • 文部科学省無機材質研究所   主任研究官

    2001年1月 - 2001年3月

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  • 科学技術庁無機材質研究所   主任研究官

    2000年7月 - 2000年12月

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  • マサチューセッツ工科大学   客員学術員

    1999年7月 - 2000年6月

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  • 東京工業大学   大学院理工学研究科   助手

    1999年4月 - 1999年6月

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  • 東京工業大学   工学部   助手

    1993年4月 - 1999年3月

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  • 日本学術振興会特別研究員

    1992年4月 - 1993年3月

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所属学協会

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論文

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MISC

  • Pt/Nb:SrTiO3ショットキー接合の巨大抵抗変化におけるPt電極への不純物効果と光電子分光評価

    大澤健男, 上田茂典, 大橋直樹, 保井晃, 石垣隆正

    日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集(Web)   35th   2022年

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  • ミュオンナイトシフトによる2次元エレクトライドY2Cの研究

    平石 雅俊, 平田 和人, 大谷 茂樹, 大橋 直樹, 小嶋 健児, 岡部 博孝, 竹下 聡史, 幸田 章宏, 門野 良典, Zhang Xiao, 松石 聡, 細野 秀雄

    日本物理学会講演概要集   72 ( 2 )   1333 - 1333   2017年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会  

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_1333

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  • ワイドギャップ半導体ZnOにおけるミュオン測定で明らかにする不純物水素サイトと電子状態

    小嶋 健児, 平石 雅俊, 岡部 博孝, 幸田 章宏, 門野 良典, 大橋 直樹

    日本物理学会講演概要集   72 ( 2 )   2342 - 2342   2017年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会  

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_2342

    J-GLOBAL

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  • Electrical and optical properties of W-doped ZnO films grown on (112¯0) sapphire substrates using pulsed laser deposition

    Yutaka Adachi, Noriko Saito, Minako Hashiguchi, Isao Sakaguchi, Taku Suzuki, Naoki Ohashi, Shunichi Hishita

    Journal of the Ceramic Society of Japan   122 ( 1430 )   908 - 913   2014年10月

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  • ZnO単結晶薄膜にドープされたWの表面偏析

    鈴木拓, 安達裕, 齋藤紀子, 橋口未奈子, 坂口勲, 大橋直樹, 菱田俊一

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   61st   ROMBUNNO.17A-E10-7   2014年3月

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    記述言語：日本語  

    J-GLOBAL

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  • Effect of crystalline polarity on microstructure and optoelectronic properties of gallium-doped zinc oxide films deposited onto glass substrates

    Ogino, T., Williams, J.R., Watanabe, K., Sakaguchi, I., Hishita, S., Haneda, H., Adachi, Y., Ohgaki, T., Ohashi, N.

    Thin Solid Films   552   56 - 61   2014年2月

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  • MBE法によるサファイア基板上へのScN薄膜のヘテロ成長

    大垣武, 渡邉賢, 坂口勲, 菱田俊一, 大橋直樹, 羽田肇

    エレクトロセラミックス研究討論会講演予稿集   33rd   168 - 169   2013年10月

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    記述言語：日本語  

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  • 緻密質酸化スズセラミックスの作製におけるZnOおよびSb2O5の添加効果

    橋口未奈子, 坂口勲, 菱田俊一, 大橋直樹

    エレクトロセラミックス研究討論会講演予稿集   33rd   78 - 79   2013年10月

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    記述言語：日本語  

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  • Journal of the Ceramic Society of Japan A Featured Issue by Guest Editors "Science and Technology for Advanced Sustainable Ceramics" Preface

    Hiroyo Segawa, Yoshio Sakka, Toshiyuki Nishimura, Naoki Ohashi, Yuji Matsumoto, Nobuhiro Matsushita

    JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN   121 ( 1411 )   2013年3月

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  • Effect of annealing atmosphere on oxygen diffusion through Ba-Fe-based perovskite oxide

    Watanabe, K., Kida, T., Sakaguchi, I., Ohashi, N., Shimanoe, K., Haneda, H.

    Key Engineering Materials   485   141 - +   2011年

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  • forsterite ± enstatite の粒成長システマティックス

    平賀 岳彦, 橘 ちひろ, 大橋 直樹, 佐野 聡

    日本鉱物科学会年会講演要旨集   2009   196 - 196   2010年4月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人日本鉱物科学会  

    forsterite ± enstatiteの粒成長システマティックスを明らかにした。

    DOI： 10.14824/jakoka.2009.0.190.0

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  • 不純物添加がZnO薄膜の極性に及ぼす影響

    安達裕, 大橋直樹, 坂口勲, 羽田肇, 大西剛, 上田茂典, 吉川英樹, 小林啓介

    応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)   57th   ROMBUNNO.17P-TL-10   2010年3月

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    記述言語：日本語  

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  • サファイヤ基板上のAl添加ZnO薄膜の極性

    安達 裕, Lippmaa Mikk, 大橋 直樹, 大垣 武, 坂口 勲, 羽田 肇, 吉川 英樹, 上田 茂典, 小林 啓介, 大西 剛

    日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集   2008 ( 0 )   231 - 231   2008年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本セラミックス協会  

    ZnOは室温で大きな励起子結合エネルギーを有することから高効率な発光素子への応用が期待されている。ZnOはc軸方向に極性を有し、その極性はZnOの物性に大きな影響を与える。よって、ZnO薄膜の極性制御はデバイス応用にとって重要な課題である。我々は前回、a面サファイヤ基板上に作製した無添加のZnO薄膜は-c極性であるのに対し、Al添加ZnO薄膜は+c極性であることを報告した。本研究ではAl添加濃度および薄膜成長温度がZnO薄膜の極性に与える影響について調査したので、その結果について報告する。

    DOI： 10.14853/pcersj.2008F.0.231.0

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  • PLD法により作製した(Mg,Zn)O/ZnOヘテロ構造 査読

    ADACHI, Yutaka, OHASHI, Naoki, SAKAGUCHI, Isao, OHSAWA, Takeo, RYOKEN, Haruki, YOSHIKAWA, Hideki, UEDA, Shigenori, KOBAYASHI, Keisuke, HANEDA, Hajime

    KEY ENGINEERING MATERIALS   388   3 - 6   2008年9月

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    記述言語：英語  

    ZnO単結晶の亜鉛終端表面および酸素終端表面上に作製した(Mg,Zn)O薄膜の結晶構造、光学特性および電子構造を評価した。(Mg,Zn)O薄膜はパルス・レーザー・デポジション法により作製を行い、Mgを10％添加したターゲットを用いて基板温度700度で蒸着することにより平衡固溶限を超えたMg濃度約40％の(Mg,Zn)O薄膜を得た。酸素終端表面上と亜鉛終端表面上に作製した(Mg,Zn)O薄膜の硬X線光電子分光スペクトルには大きな違いがみられ、それらについて当日報告する。

    DOI： 10.4028/www.scientific.net/KEM.388.3

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  • イオン注入した酸化亜鉛の熱処理による不純物汚染と拡散 査読

    SAKAGUCHI, Isao, ADACHI, Yutaka, OGAKI, Takeshi, MATSUMOTO, Kenji, HISHITA, Shunichi, HANEDA, Hajime, OHASHI, Naoki

    KEY ENGINEERING MATERIALS   388   23 - 26   2008年9月

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    記述言語：英語  

    通常、イオン注入試料は注入イオンを格子で活性化させるために熱処理が必要である。本研究では酸化亜鉛を取り上げ、イオン注入後の熱処理注入に炉材等からの汚染であるリチウムについて、その汚染具合と表面からの拡散挙動と注入損傷の効果に関する研究結果を報告する。

    DOI： 10.4028/www.scientific.net/KEM.388.23

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  • サファイヤ基板上に作製したAl添加ZnO薄膜の+c面成長

    安達裕, 大橋直樹, 大垣武, 大西剛, 坂口勲, 羽田肇, LIPPMAA Mikk

    応用物理学関係連合講演会講演予稿集   55th ( 1 )   534   2008年3月

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    記述言語：日本語  

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  • サファイヤ基板上に作製したZnO薄膜の極性制御

    安達 裕, 大橋 直樹, 大垣 武, 坂口 勲, 羽田 肇, 大西 剛, リップマー ミック

    日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集   2008 ( 0 )   2P036 - 2P036   2008年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本セラミックス協会  

    ZnO薄膜の極性制御はデバイス応用にとって重要な課題である。本研究ではZnOへの不純物添加が、サファイヤ基板上のZnO薄膜の成長面の極性に及ぼす影響が調査された。無添加およびAl添加ZnO薄膜がa面サファイヤ基板上にPLD法で作製され、その極性がCAICISSによって調査された。その結果、無添加のZnO薄膜は-c極性であるのに対し、Al添加薄膜は+c極性を示すことがわかった。Al添加による極性反転の原因として、基板・薄膜界面における反応層の形成が予測されたが、断面TEM像からは界面近傍の反応層の形成は確認できなかった。

    DOI： 10.14853/pcersj.2008S.0.2P036.0

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  • フォルステライト多結晶体におけるPt固溶度と拡散:コア‐マントル相互作用の素過程

    賞雅朝子, 平賀岳彦, 中井俊一, 小泉早苗, 大橋直樹, 佐野聡

    日本地球化学会年会講演要旨集   55th   196   2008年

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  • ＳＩＭＳを用いたチタン酸バリウムセラミックス中のイオン拡散評価

    HANEDA, Hajime, SAKAGUCHI, Isao, NAKAGAWA, Tsubasa, OHASHI, Naoki, RYOKEN, Haruki, HISHITA, Shunichi, ADACHI, Yutaka, ITOH Junichi

    Proseedings of The 23rd International Korea-Japan Seminar on Ceramics   99999 - 99999   2006年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）  

    チタン酸バリウム中の酸素拡散，ならびにＨｏあるいはNiイオンの拡散を二次イオン質量分析計により評価した結果を報告する．チタン酸バリウムはBa/Ti陽イオン比が１からずれるため，少量の陽イオン，酸素空孔が生じている．それを反映して，無添加試料では大きな酸素拡散係数を示した．また，Ｈｏイオンを添加することで，過剰な酸素空孔が減少することが見出された．

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  • 不純物添加した酸化亜鉛基薄膜の欠陥構造の評価 査読

    RYOKEN, Haruki, SAKAGUCHI, Isao, OGAKI, Takeshi, ADACHI, Yutaka, OHASHI, Naoki, HANEDA, Hajime

    KEY ENGINEERING MATERIALS   75 - 78   2006年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）  

    酸化亜鉛のバンドギャップは酸化マグネシウム添加によって拡張することが可能であり，紫外光検出器や紫外レーザーへの応用に向けた，(Zn,Mg)O薄膜やAl:(Zn,Mg)O薄膜の電気的・光学的特性が研究されている．しかし，こうした酸化亜鉛基固溶体薄膜についての欠陥化学的アプローチは，ほとんどなされていない．例えば、（Zn,Mg)O薄膜の紫外線センサー応用において、そのバンド端近傍の光吸収特性は、極めて重要である。これまでに得られている(Zn,Mg)O薄膜の光吸収スペクトルでは，吸収端は高エネルギー側にシフトするが，その立ち上がりが急峻でない場合が多く、この吸収端のブロードニングは，Mg添加による欠陥生成に起因すると考えられる．応用を進める上では、急峻な吸収端を持った(Zn,Mg)Oの合成が必要である。そこで，本研究では，(Zn,Mg)O薄膜，Al:(Zn,Mg)O薄膜の欠陥状態について，固相拡散の観点から議論した。

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  • Preparation and structural analysis of micro-patterned Pb(Zr,Ti)O <inf>3</inf> film by metalorganic chemical vapor deposition

    Yokoyama, S., Takahashi, K., Okamoto, S., Nagai, A., Minamidate, J., Saito, K., Ohashi, N., Haneda, H., Sakata, O., Kimura, S., Nishida, K., Katoda, T., Funakubo, H.

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers   45 ( 6 A )   pp.5102-5106.   2006年

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  • Oxygen diffusion and defect structure of (Zn,Mg)O films 査読

    RYOKEN, Haruki, SAKAGUCHI, Isao, OHASHI, Naoki, ADACHI, Yutaka, HISHITA, Shunichi, HANEDA, Hajime

    Proceedings of The 22nd International Japan-Korea Seminar on Ceramics   335 - 338   2005年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）  

    As for thin film, magnesium oxide dissolves in ZnO with wurtzite structure beyond the equilibrium solubility. The excess MgO exsolutes from the wurtzite lattice during annealing process. We determined solubility of MgO in wurtzite ZnO solid solution by thermal annealing. The structural results suggest that this system has solubility of MgO in the range, x=0.12 to 0.18. Although no secondary phas

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  • MBE法によりZnO(0001), (000-1)基板上に作製したInN薄膜の界面構造

    大垣 武, 大西 剛, 両見 春樹, 大橋 直樹, 坂口 勲, リップマー ミック, 羽田 肇, 安盛 敦雄

    日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集   2005 ( 0 )   471 - 471   2005年

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    出版者・発行元：公益社団法人 日本セラミックス協会  

    酸化亜鉛(ZnO)単結晶上に窒化インヂウム(InN)薄膜を作製し、その構造について検討した。InN薄膜はMBE法によって作製し、基板は市販の水熱合成で育成されたZnO単結晶の0001面、000-1面を用いた。薄膜の構造は、X線回折、TEM観察、CAICISSによって評価し、また、界面組成はSIMS、発光特性はPL・CL測定で調べた。(000-1)上に作製したInN薄膜は、成長初期に大きな格子ミスマッチに起因すると思われる結晶性の低い層が成長し、その後、極めて結晶性の高い膜が成長することが確認された。一方、(0001)上に作製したInN薄膜は、結晶性の低い薄膜しか得られなかった。

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  • Micro-patterning of ZnO single crystal surface by anisotropic wet-chemical etching

    Takahashi, K., Funakubo, H., Ohashi, N., Haneda, H.

    Thin Solid Films   486 ( 1-2 )   42 - 45   2005年

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  • Electrical Properties of β-FeSi2 Thin Films on Insulating Substrates

    Kensuke Akiyama, Takeshi Kimura, Shin Nishiyama Takeo Hattori, Naoki Ohashi, Hiroshi Funakubo

    Mater. Res. Soc. Proc   796 ( V2.10 )   121 - 126   2004年

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    記述言語：英語  

    Web of Science

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  • Nitrogen ion behavior on polar surfaces of ZnO single crystals

    Maki, H., Sakaguchi, I., Ohashi, N., Sekiguchi, S., Haneda, H., Tanaka, J., Ichinose, N.

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers   42 ( 1 )   75 - 77   2003年1月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Publication Office, Japanese Journal of Applied Physics, Faculty of Science, University of Tokyo  

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  • Magnetization and electric properties of Pr-doped ZnO

    Ohashi, N., Mitarai, S., Fukunaga, O., Tanaka, J.

    Journal of Electroceramics   4 ( SUPPL. 1 )   2000年

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  • Synthesis of ZnO bicrystals doped with Co or Mn and their electrical properties

    Ohashi, N., Terada, Y., Ohgaki, T., Tanaka, S., Tsurumi, T., Fukunaga, O., Haneda, H., Tanaka, J.

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers   38 ( 9 A )   5028 - 5032   1999年9月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：The Japan Society of Applied Physics  

    DOI： 10.1143/JJAP.38.5028

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00063487244?from=CiNii

  • Yellow Emission from Zinc Oxide giving an Electron Spin Resonance Signal at g = 1.96

    Naoki Ohashi, Tomokazu Nakata, Takashi Sekiguchi, Hideo Hosono, Masafumi Mizuguchi, Takaaki Tsurumi, Junzo Tanaka, Hajime Haneda

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 2: Letters   38 ( 2 A )   L113 - L115   1999年2月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Japan Society of Applied Physics  

    DOI： 10.1143/JJAP.38.L113

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  • Cathodoluminescence and photoluminescence of zinc-oxide single crystals grown by a flux method

    Ohashi, N., Ohgaki, T., Nakata, T., Tsurumi, T., Sekiguchi, T., Haneda, H., Tanaka, J.

    Journal of the Korean Physical Society   35 ( SUPPL. 2 )   1999年

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  • Fabrication of ZnO bi-crystals with twist boundaries using Co doped ZnO single crystals

    Ohashi, N., Terada, Y., Ohgaki, T., Tsurumi, T., Fukunaga, O., Haneda, H., Tanaka, J.

    Journal of the Korean Physical Society   35 ( SUPPL. 2 )   1999年

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  • プラセオジム・コバルト添加酸化亜鉛バリスタのオージェ電子スペクトル

    日本セラミックス協会学術論文誌（1998）、106、914−919   106 ( 9 )   914 - 919   1998年9月

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  • Variation of La 3d photoelectron spectra of La1.9Sr1.1−xCaxCu2O6+δ

    Naoki Ohashi, Takashi Ohyama, Mirnoru Takemoto, Takaaki Tsurumi, Junzo Tanaka, Osamu Fukunaga

    Physica C: Superconductivity   298 ( 1-2 )   73 - 79   1998年3月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Elsevier {BV}  

    DOI： 10.1016/s0921-4534(98)00070-7

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  • Variation of La 3d photoelectron spectra of La1.9Sr1.1-xCaxCu2O 6+δ

    Naoki Ohashi, Takashi Ohyama, Mirnoru Takemoto, Takaaki Tsurumi, Junzo Tanaka, Osamu Fukunaga

    Physica C: Superconductivity and its Applications   298 ( 1-2 )   73 - 79   1998年3月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Elsevier  

    DOI： 10.1016/S0921-4534(98)00070-7

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  • Growth of orthorhombic SrCuO2 by a traveling solvent floating zone method and its phase transformation under high pressure

    Naoki Ohashi, Kazutaka Fujiwara, Takaaki Tsurumi, Osamu Fukunaga

    Journal of Crystal Growth   186 ( 1-2 )   128 - 132   1998年3月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Elsevier  

    DOI： 10.1016/S0022-0248(97)00470-3

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  • Phase stability of tetragonal SrCuO2-type compounds in the (Sr,Ca)CuO2 system

    Naoki Ohashi, Hiroshi Imagawa, Takaaki Tsurumi, Osamu Fukunaga

    Physica C: Superconductivity   278 ( 1-2 )   71 - 77   1997年4月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Elsevier {BV}  

    DOI： 10.1016/s0921-4534(97)00089-0

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  • Phase stability of tetragonal SrCuO2-type compounds in the (Sr,Ca)CuO2 system

    Naoki Ohashi, Hiroshi Imagawa, Takaaki Tsurumi, Osamu Fukunaga

    Physica C: Superconductivity and its Applications   278 ( 1-2 )   71 - 77   1997年4月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Elsevier  

    DOI： 10.1016/S0921-4534(97)00089-0

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  • The Electronic States of Nickel ions in Diamond Calculated by a Discrete-Variational X.ALPHA. Method.

    Ohashi Naoki, Fukunaga Osamu, Isoya Junichi, Tanaka Junzo

    Japanese Journal of Applied Physics   36 ( 3 )   1126 - 1131   1997年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：公益社団法人 応用物理学会  

    The electronic states of nickel in diamond were calculated by a discrete-variational Xα (DV-Xα ) method. Model clusters used for substitutional and interstitial Ni sites were [ NiC28H36]- (Nis- center) and [NiC30H40]+ ( Nii+ center), respectively. Superhyperfine constants for electron paramagnetic resonance (EPR) spectra were estimated from results of DV-Xα calculation and were compared with measured values. A triply degenerate state with total spin S=3/2 appears in the Nis--center and a half-filled doubly degenerate state with total spin S=1/2 appears in the Nii+-center. The total spin and electron occupancy of these clusters agree with the assignments of the EPR spectra. The electron population analysis result indicated that the Ni+ ion at the tetrahedral interstitial site formed more ionic bonding than the Ni- ion at the substitutional site. Superhyperfine interactions between Ni and the nearest-neighbor carbons were calculated as a function of Ni-C bond length, suggesting that a lattice relaxation occurred for the Ni-C bond to be elongated in the Nis- center.

    DOI： 10.1143/JJAP.36.1126

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  • Chemical State Analysis of Grain Boundaries in ZnO Varistors by Auger Electron Spectroscopy

    Tanaka, S., Akita, C., Ohashi, N., Kawai, J., Haneda, H., Tanaka, J.

    Journal of Solid State Chemistry   105 ( 1 )   36 - 43   1993年

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    記述言語：英語  

    DOI： 10.1006/jssc.1993.1191

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  • Metal-semiconductor transition in oxygen-deficient layered perovskite compounds of Sr4V3O10−δ

    Naoki Ohashi, Yoshinobu Teramoto, Hiroyuki Ikawa, Osamu Fukunaga, Junzo Tanaka

    Journal of Solid State Chemistry   97 ( 2 )   434 - 442   1992年4月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Elsevier {BV}  

    DOI： 10.1016/0022-4596(92)90053-x

    Scopus

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  • Metal-semiconductor transition in oxygen-deficient layered perovskite compounds of Sr4V3O10-δ

    Naoki Ohashi, Yoshinobu Teramoto, Hiroyuki Ikawa, Osamu Fukunaga, Junzo Tanaka

    Journal of Solid State Chemistry   97 ( 2 )   434 - 442   1992年

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  • Carrier, Behavior in the T*-phase of (Ln1-x-y,Ln’x'Sry) 2CuO4-delta

    Physica C(1991), 177, 377-383   177 ( 4-6 )   1991年

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受賞

  • 国家功労勲章シュバリエ

    2019年1月   フランス共和国  

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  • 名誉博士号

    2018年4月   フランスレンヌ第一大学  

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  • 日本セラミックス協会学術論文誌 優秀論文賞

    2017年6月   日本セラミックス協会   Influence of growth conditions on the optical, electrical resistivity and piezoelectric properties of Ca3TaGa3Si2O14 single crystals

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  • Outstanding Paper Award, Journal of Ceramics Society of Japan

    2015年6月   Ceramics Society of Japan   Effects of dielectric film surface on oxygen diffusion

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  • Outstanding Paper Award, Journal of Ceramics Society of Japan

    2015年6月   Ceramics Society of Japan   Influence of substrate nitridation on GaN and InN growth by plasma-assisted molecular-beam epitaxy

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  • 日本セラミックス協会 協会賞 (学術賞)

    2012年6月   日本セラミックス協会  

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  • Richard M. Fulrath Award

    2009年10月   The American Ceramics Society  

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  • Poster Award, 2004 MRS Fall Meeting

    2004年12月   Materials Research Society   Crystallinity and Polarity of III-V Nitride Semi conductors Grown on ZnO

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  • 日本セラミックス協会協会賞 進歩賞

    1999年5月   日本セラミックス協会   酸化亜鉛系半導体セラミックスの欠陥・界面の電子状態に関する研究

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  • 日本セラミックス協会学術論文誌 優秀論分賞

    1999年5月   日本セラミックス協会  

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  • フェロー

    日本セラミックス協会  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 局所構造デザインによる高温圧電結晶の高性能化とセンサ開発

    研究課題/領域番号：26K01588  2026年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    武田 博明, 大橋 直樹, 助永 壮平

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    配分額：18330000円 （ 直接経費：14100000円 、 間接経費：4230000円 ）

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  • 結晶構造の対称性に着目した有機ー無機ハイブリッドハライド結晶の合成と機能探索

    研究課題/領域番号：21K04646  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    齋藤 紀子, 大橋 直樹

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    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    有機－無機ハイブリッドハライド結晶は、次世代太陽電池の候補として注目されているが、接触感知フレキシブルデバイスなどの、軽量で柔軟な圧電デバイス応用にも期待できる。そのためには、ハイブリッドハライドの有機分子の自発的配向誘起による、結晶の対称性制御が必要である。本研究では、大きさの異なる有機分子の導入と、３ｄ遷移金属元素を用いた無機フレームワークの構造変化を試み、結晶対称性への影響を調べる。溶液プロセスによって新物質を合成し、単結晶構造解析と密度汎関数法（DFT）計算によって有機分子イオンの配向を調べ、圧電体などへの応用を検討する。
    ピエゾ電気特性を含む興味深い光電子物性を有する新規化合物の探索を目的として、ホルムアミジニウム（FA）-銅（Cu）-ヨウ化物（I）三元系における有機-無機ハイブリッド結晶の作製と解析を実施した。CsCu2I3と同じ構造型で結晶化させたFACu2I3結晶を、ホスフィン酸を用いた溶液法で合成した。実験的に精密化された結晶構造と理論的にシミュレーションされた結晶構造は、互いによく一致した。解析の結果、一次元の[Cu2I3]-鎖を持つFACu2I3は、圧電構造ではなく、中心対称性を持つ常誘電構造が最も安定な相であることが示された。さらに、FACu2I3は紫外光照射下で発光を示さなかった。発光特性を持たない理由を、水素結合を考慮した電子構造シミュレーションにより検討した。

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  • p/n制御が可能な酸化物系I-III-VI2化合物半導体の物質・機能開拓

    研究課題/領域番号：25630283  2013年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    小俣 孝久, 大橋 直樹, 柳 博

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    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    本研究では、酸化物半導体としては類まれな1.45eVの小さなバンドギャップを有するウルツ鉱型β-CuGaO2の結晶構造の精密解析した。また、この結晶が空気中でも300℃以下では実際上安定な準安定相であることを明らかにした、GaサイトへのBeおよびTiのドーピングが可能であることを示したが、注入された電子・正孔を活性化するには至らなかった。電子構造の計算と実測から、この結晶はバンド端近傍で強い光吸収を示すことを明らかとし、CdTe、CuInSe2などと最高変換効率を競いうる、酸化物では唯一の物質であることを明らかにした。

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  • 酸化亜鉛半導体に可視光域での活性を賦与する新たな混晶系の創製と その原理

    研究課題/領域番号：23656402  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    小俣 孝久, 大橋 直樹

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    配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）

    ZnO とβ-AgGaO2の混合粉末をターゲットとして、rf-マグネトロンスパッタ法により、ウルツ鉱型 ZnO とウルツ鉱型の派生構造であるβ-NaFeO2型β-AgGaO2との混晶薄膜(1-x)ZnO -x(AgGaO2)1/2を作製した。0<x<0.33 の範囲でウルツ鉱型の単相薄膜が生成することが明らかとされた。0.67ZnO-0.33(AgGaO2)1/2組成で、そのバンドギャップは2.55eV(波長 485nm)であり、ZnO のバンドギャップを青色の領域まで小さくすることに成功した。

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  • 光励起キャリアの電荷分離と結晶内分極電場の相互作用に関する実証的検討

    研究課題/領域番号：23651081  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    大橋 直樹, 羽田 肇, 坂口 勲, 安達 裕, 菱田 俊一, 大垣 武

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    配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）

    極性を持った酸化物表面の化学活性を明らかにするため、化学機械研磨(CMP)によって研磨した高い結晶性を有する酸化物単結晶を試料として準備し、この高品質表面について放射光を利用した光電子分光測定等を行った結果、結晶の自発分極に由来する光電子スペクトルの変化や、それらの結晶の価電子帯のバンド構造について理論計算を用いた同定を行うとともに、所望の極性を持った薄膜試料を得るための手段を獲得した。

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  • 透明酸化亜鉛薄膜の高周波物性評価とその高周波デバイスへの応用

    研究課題/領域番号：22360277  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    羽田 肇, 大橋 直樹, 坂口 勲, 安達 裕, 大垣 武, 菱田 俊一, 斎藤 紀子

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    配分額：19110000円 （ 直接経費：14700000円 、 間接経費：4410000円 ）

    代表的な情報通信機器端末である携帯電話の小型・多機能化によって,アンテナ等の高周波モジュールの小型化の要請,およびそれらの素子間の干渉の抑止という2つの技術課題が顕在化してきた.そこで,本研究では,これら課題を解決するための手段として,透明アンテナに代表される高周波素子を提案した.すなわち,素子を透明にすることで,通信端末のディスプレーを高周波回路の実装スペースとして利用する可能性を検討した.そのため,本研究では,これまで十分に研究されていない透明導電膜の高周波特性を明らかにし,透明導電膜の物性に適した高周波素子の構造を明らかにした.

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  • 酸化亜鉛系混晶自立ウエファーの素子応用に向けた基礎研究

    研究課題/領域番号：20246007  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    大橋 直樹, 坂口 勲, 和田 芳樹, 羽田 肇, 安達 裕, 石垣 隆正, 大垣 武, 吉川 英樹, 上田 茂典

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    配分額：49400000円 （ 直接経費：38000000円 、 間接経費：11400000円 ）

    酸化亜鉛系混晶自立ウエファーの素子応用に向け、特に、その表面状態の制御や欠陥制御について検討した。まず、補助金によって導入した精密研磨装置を用い、ダメージの少ない表面平坦化を検討し、光学物性に優れた原子レベル平坦面の形成に成功した。これに加えて、素子設計に必要な物性値である圧電特性の評価を実施し、さらに、ヘテロ構造を形成するための、エピタキシャル技術について検討を加えた。

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  • 特異的準安定ナノ構造セラミックスの電子輸送特性に関する研究

    研究課題/領域番号：20360296  2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    藤本 正之, 羽田 肇, 大橋 直樹

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    配分額：10140000円 （ 直接経費：7800000円 、 間接経費：2340000円 ）

    本研究では抵抗変化型不揮発性メモリーのビット材料として研究されている酸化物セラミックス電子材料の数桁にもおよぶ高速の抵抗変化現象を電子輸送特性と特異的な準安定ナノ結晶の構造変化に着目して、従来仮定の域を出ていない通称「フィラメントパス」と「ナノドメインスイッチ」が如何なるものなのかを明らかにすることを目的とした。特に、今まで研究代表者の研究では、所有設備との関係から各種電子物性の温度依存性を測定していなかった。しかし、所属機関が変わったことから、温度依存性測定を行うことが可能となるため、本年度は、活性化エネルギーなどを電子物性の温度依存性を調べることで動作原理のより本質的な部分へとアプローチすることを計画した。こうした研究目的に基づき、実験の準備を進めた。

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  • 機能附活元素の状態制御による高機能材料の創製

    研究課題/領域番号：19053008  2007年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    谷口 尚, 平賀 啓二郎, 吉田 英弘, 坂口 勲, 和田 芳樹, 大橋 直樹

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    配分額：38900000円 （ 直接経費：38900000円 ）

    多様な材料合成プロセスを駆使して、機能元素の添加による新規の特性を発現する高機能材料の創製を目的とした。理論計算、超微細構造研究チームとの連携により、窒化物及び酸化物セラミックスの高純度合成プロセスを基盤とした機能元素添加の制御手法の確立を目指した。強固な共有結合性結晶中で、サイズミスフィットの大きな機能元素を添加し、その配意環境を理論、構造解析の両面から明かにした。これは他の多くの化合物母結晶への多様な機能元素ドーピングの可能性を肯定するものである。酸化物系多結晶体を対象に、粒界・界面で特異的な機能を果たすナノドーパントを設計することにより、新たな多機能性材料を創製した。ナノドーパントを活用した電子素子の開発に向けた酸化物薄膜の合成やその評価を通じた検討を行い、その構造制御や素子化について、自発分極制御をはじめとする構造制御や物性制御に関する知見を得た。

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  • 同位元素分布を変調した化合物半導体超格子構造の創製とその物性

    研究課題/領域番号：19201019  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    羽田 肇, 大橋 直樹, 和田 芳樹, 坂口 勲, 遊佐 斉, 安達 裕, 菱田 俊一, 齋藤 紀子, 大垣 武, 石岡 邦江, 北島 正弘

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    配分額：48100000円 （ 直接経費：37000000円 、 間接経費：11100000円 ）

    ワイドギャップ化合物半導体である酸化亜鉛(ZnO)、窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)を対象として、電子状態は同じであるが質量数が異なる同位元素を任意に分布させた人工超格子構造を作製した。作製した超格子構造について、同位元素の変調ドーピングに伴う格子振動、および、結晶学的、光学的な変化について調査した。さらに、同位元素の質量差を利用した精密な質量分析を実施し、正確な拡散係数の算出、および、薄膜の欠陥構造、微粒子の成長機構の解明に成功した。

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  • 反強磁性-強磁性積層ナノグラニュラー磁性体薄膜の合成と評価

    研究課題/領域番号：16656216  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 萌芽研究  萌芽研究

    藤本 正之, 大橋 直樹

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    配分額：2800000円 （ 直接経費：2800000円 ）

    ナノグラニュラー磁性体薄膜は、非磁性体絶縁体によって分離された各ナノ交互に積層化することにより、面内にはランダム、膜厚方向には制御されて近接磁性粒子と相互作用することを既に我々はその高周波磁気特性とHRTEMによるナノ構造解析により明らかにしている。そこで磁性粒子層を強磁性体Fe100%とFe-Mn(Mn30%)の反強磁性体との2層を絶縁層と交互に積層化することにより、反強磁性-強磁性相互作用を利用した異方性磁界の制御を試みた。Fe強磁性体ナノグラニュラー層とこれに絶縁層を挟んで交互に積層されたFe-Mnナノグラニュラー層のFe-MnのMnの量を少しずつ増やしていくと、Mn量が0%の時にμ=2000、Hk=11.1であったものが、μが次第に減少するかわりに、Hkが増大していき、反強磁性領域のMn量30%の時には、μ=30、Hk=241.3となり、Feナノグラニュラー強磁性層とFe-Mn反強磁性層とが磁気カップリングをおこしていることが推定された。このようにFe-Mnナノグラニュラー層のMn量を制御することによって異方性磁界の制御が可能であることが判明した。HRTEMによって面内方向のナノグラニュラー磁性層の分離状態、絶縁層膜厚などのナノ構造の最終確認を行った後にAppl.Phys.Lett.に投稿する予定である。

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  • 酸化亜鉛基光・電子素子を目指した、欠陥と不純物の化学状態解明とその制御

    研究課題/領域番号：03F03541  2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    大橋 直樹, WANG Y. G.

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    配分額：500000円 （ 直接経費：500000円 ）

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  • パルス変調ICPと固体の化学的相互作用を活用したセラミックス材料の高機能化

    研究課題/領域番号：14658135  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 萌芽研究  萌芽研究

    石垣 隆正, 大橋 直樹

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    配分額：3400000円 （ 直接経費：3400000円 ）

    研究代表者らが新しく開発したパルス変調高周波熱プラズマ〔PM-ICP〕は、従来にない特異な反応場を提供する。PM-ICPの重要な特徴として、通常高温熱源として利用される熱プラズマの化学的側面が顕在化されることが見いだされた。すなわち、水素ラジカルのように高化学活性な化学種を高濃度に発生するプラズマ源として働く。このプラズマ源を材料プロセスに応用する第一歩として、酸化亜鉛セラミックスへのプラズマ処理を行い、プラズマ特性と酸化亜鉛の発光特性の関係を調べ、高効率紫外発光デバイスへの応用に資することをめざした。
    14年度の研究で、酸化亜鉛中への数十ppmの水素溶解が高効率紫外発光と関係することを見いだした。本年度は、水素ドーピング機構の解明をめざした。そのために、格子欠陥の種類が異なる数種の試料を準備して、水素プラズマ照射処理を行い、発光との関連をしらべた。その結果、水素が酸化亜鉛中に溶解するときには電子を放出すること、さらに、酸化亜鉛中に電子を受け取れる格子欠陥があるときのみ、格子中に水素が溶解し格子欠陥が補償されてバンド端発光である波長約380nmの紫外発光が発現することがわかった。さらに、プラズマの化学組成を変化させて、プラズマから酸化亜鉛試料への熱伝導を制御することにより、緩やかな試料加熱が水素のドーピングにちょうどいいエネルギーを与え、試料の温度上昇による水素脱離を抑制して水素溶解が最適化されることも見いだした。

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  • リソグラフィーによる微細加工を利用した焼結体構造・機能模倣素子の試作

    研究課題/領域番号：14655245  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 萌芽研究  萌芽研究

    大橋 直樹, 坂口 勲, 羽田 肇

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    配分額：3400000円 （ 直接経費：3400000円 ）

    電子ビームリソグラフィーによる酸化亜鉛単結晶の微細加工を実施した。加工の対象として、000-1面、10-10面、および、11-20面を持った酸化亜鉛単結晶を用いた。これらの単結晶に電子ビーム露光用レジストを塗布し、電子ビームにて露光処理を施した後に、酸溶液に浸すことで、化学エッチングを施した。エッチングの際には、酸溶液の種類、濃度がエッチング解像度に及ぼす影響を検討した。また、上記のレジスト材料以外に、レジスト剤の導電性がエッチング処理の結果に及ぼす影響を明らかにするために、リフトオフプロセスで形成した絶縁体マスクを用いたエッチングも実施した。その結果、酸の濃度、すなわち、pHがもっともエッチング解像度に影響していることがわかうた。すなわち、エッチングに用いる溶液のpHを大きくすることによって、エッチングの解像度を高めることが可能となった。pHが小さなエッチング液を用いた場合には、マスクの下側に潜り込むようなエッチングが認められ、エッチング解像度は低く抑えられた。これらの検討から、薄い酸、すなわち、高いpHを持ったエッチング液を用いたときに、高解像度のケミカルエッチングが可能であることがわかった。また、面方位依存性の検討から、10-11面が露出してエッチングが修了する異方性エッチングがすべての面方位において観察された。
    得られた酸化亜鉛バリスタ焼結体模倣構造に対して、その電子構造の詳細な検討を加えた。過渡容量分光法による測定から、酸化亜鉛単結晶には、0.3eVの粒内トラップ準位が形成されていることがわかり、また、粒界部には、1eVの界面準位が形成されていることがわかった。この界面準位の起源は、酸化亜鉛中に添加されたCoに関係した准尉であることが推定された。また、交流インピーダンス測定においても、周波数依存性の挙動に、誘電緩和の現象が捉えられ、界面準位の形成についての情報が得られた。
    また、誘電体系コアシェル型構造体については、高分解能SSIMSを用いた評価によって、その組成分布を明らかにした。

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  • ペロブスカイト構造型単結晶における巨大圧電効果とドメインダイナミクス

    研究課題/領域番号：11555233  1999年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    鶴見 敬章, 山下 洋八, 大橋 直樹, 和田 智志

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    配分額：13700000円 （ 直接経費：13700000円 ）

    本研究は、ペロブスカイト構造型強誘電体である亜鉛ニオブ酸鉛(Pb(Zn, Nb)O_3)-チタン酸鉛(PbTiO_3)系固溶体単結晶(以下、PZNT単結晶)について、同結晶の示す巨大圧電効果を超音波トランスジューサあるいはマイクロアクチュエータに応用するため、巨大圧電効果発生のメカニズムを強誘電性ドメイン構造との関係から解明することを目的として実施された。まず、電界誘起歪み曲線と分極-電界(P-E)ヒステリシス曲線を同時に精度良く測定する装置を試作し、その性能を検証した。また、フラックス法で育成したPZN-9%PT単結晶のドメイン構造を解析し、同結晶には正方晶系90°ドメイン構造、三方晶系71°ドメイン構造、正方晶系と三方晶系のドメイン構造が複雑に混合したランダムドメイン構造の3種類のドメイン構造があることを明らかにした。これら3種類のドメイン構造の各々について、電界誘起歪み曲線を測定し、特に三方晶系71°ドメイン構造が非常に大きな圧電歪みを発生することを明らかとした。この圧電歪みは三方-正方の電界誘起相転位によるものであった。3種類のドメイン構造で特性が大きく異なることは、この単結晶を超音波トランスデューサに応用するときに大きな障害となることが予想された。そこで、三方晶系を安定化するため、PT固溶量の少ないPZN-7%PTの単結晶を育成した。この結晶にも異なるドメイン構造は観察されたが、ドメイン構造による特性の差は小さくいことが明らかとなつ失。一方、ドメインダイナミクスを解析する手法の確立を目的として、共振状態の複素イミタンスを理論式とフイッテングし、物性値を複素定数として正確に評価する方法を提案した。試料にはハード系とソフト系のPZTセラミックスを用いた。解析の結果、ハード系とソフト系のb7は弾性定数の虚数部分に最も顕著に表れ、この差は非180°ドメイン壁のクランピングの程度を反映するものであることを明らかにした。

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  • ペロブルカイト型強誘電体の90°ドメインスイッチングに関する結晶化学的研究

    研究課題/領域番号：10650663  1998年 - 1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    鶴見 敬章, 大橋 直樹

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    配分額：3600000円 （ 直接経費：3600000円 ）

    チタン酸鉛に代表されるペロブスカイト型強誘電体には、180°ドメインと90°ドメインという2種類のドメイン構造が存在する。外部電場により90°ドメインはスイッチングすることができる。このスイッチングは歪みと分極の大きな変化をともなうため、強誘電体材料の応用においてその挙動を明らかにすることは極めて重要である。本研究は、チタン酸鉛およびチタン酸鉛-ジルコン酸鉛固溶体(PZT)を基体とするペロブスカイト型強誘電体について、90°ドメインスイッチングの挙動を支配する結晶化学的因子を明らかにすることを目的として実施された。すなわち、チタン酸鉛にアルカリ土類金属を添加することで結晶格子の正方歪みを制御した試料を作製し、それらについて物性測定と結晶構造解析を行い物性と結晶構造の関係を系統的に調べた。その結果、ドメインスイッチングの容易さを決める抗電界は正方歪みの大きさで支配されるが、ドメインスイッチングの結果として乗じる自発分極は、バリウム、カルシウム、ストロンチウム固溶体で、特にストロンチウム固溶体が非常に大きいことを明らかにした。この原因を解明するため結晶構造解析を行ったところ、ストロンチウム固溶体でチタンイオンの理想位置からの変位が最も大きいことが明らかとなり、自発分極の測定結果を説明することができた。また、PZTにおける90°ドメインスイッチングの動的挙動を、マッハツエンダー型レーザ干渉計により、電界誘起歪みの周波数依存性を測定することで検討した。その結果、90°ドメインスイッチングには速度的限界があり、PZTの場合10kHz程度で圧電定数に緩和現象が生じることが明らかとなった。この手法により、ペロブスカイト型強誘電体の90°ドメインスイッチングの圧電効果への寄与を、結晶格子の圧電効果から分離し、定量的に解析することが可能となった。

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  • 強誘電体/半導体ハイブリッド格子界面の作成と評価

    研究課題/領域番号：08455295  1996年 - 1997年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    鶴見 敬章, 神谷 利夫, 大橋 直樹

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    配分額：7700000円 （ 直接経費：7700000円 ）

    本研究は、酸化物(強誘電体)/半導体ハイブリット格子界面を作製し、それを有するヘテロ構造の性質を明らかにすることを目的としている。研究の結果得られた成果を以下にまとめる。
    1)水素終端化処理したシリコン(111)基板上に、酸化ストロンチウムを分子線エピタキシ-(MBE)法で蒸着し、エピタキシャル成長に成功するとともに、水素終端化の有効性を明らかにした。
    2)成膜プロセスを完全に自動化したMBE成膜システムを構築し、1原子層以下での原子層制御エピタキシ-を実現した。このシステムを用いて、半導性を有するチタン酸ストロンチウム(STO)基板上に、チタン酸バリウム(BTO)--チタン酸ストロンチウム(STO)の人工超格子および化学組成が連続的に変化する人工変調構造を作製した。その結果、半導体/誘電体で完全に格子が整合した理想的界面が得られ、誘電体層の物性を精度良く評価することが可能となった。BTO-STO人工変調構造は、両者が単に混合した固溶体とは異なる物性を示し、特に強誘電性ヒステリシス曲線の形が大きく異なることを明らかにした。
    3)サファイア基板上に半導体の酸化亜鉛を蒸着し、さらにその上に強誘電体であるタンタル酸リチウムを蒸着して半導体/強誘電体の積層構造を作製した。この薄膜について、分光エリプソメトリーにより光学物性の評価を行った。透明酸化物のヘテロ薄膜のエリプソメトリーに関しては従来までいくつかの問題があったが、本研究ではそれらをほぼ全て解決し、精度良く光学定数をきめることができた。得られた値はバルク単結晶と非常に良く一致した。

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  • ドナー濃度を制御した単結晶を用いた界面準位の結晶方位依存性の評価

    研究課題/領域番号：08750778  1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 奨励研究(A)  奨励研究(A)

    大橋 直樹

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    配分額：1000000円 （ 直接経費：1000000円 ）

    コバルト(Co)を添加した酸化亜鉛単結晶を育成し、育成された結晶に熱処理を施すことによって、結晶中のドナー濃度を変化させた。Hall効果によって測定されたCo添加結晶のキャリアー濃度の組成依存性から、Co添加結晶中の浅いドナーとなる欠陥準位の特質は、育成雰囲気によって決定され、育成後の熱処理では変化しにくいことを見いだした。また、熱処理条件の異なる結晶のカソードルミネッセンス測定から欠陥準位のエネルギー分散が熱処理によって変化しており、また、その変化が、Hall測定で得られたキャリアー濃度と相関していることが示された。さらに、酸素表面と亜鉛表面ではカソードルミネッセンススペクトルに違いがあることが見いだされ、界面準位形成において結晶方位依存性がある可能性が示された。
    酸化亜鉛単結晶に種々の金属電極を蒸着することによって、ショットキー接合を作製し、界面準位の評価を行った。酸化亜鉛-金接合において良好なショットキー接合が形成されることが示された。結晶の異方性を加味した等温過渡容量分光測定等に使用可能な接合単結晶試料の作製が可能となった。
    分子軌道計算によって酸化亜鉛、及び、ダイヤモンド結晶内の欠陥準位・界面準位について量子論的な考察を行い、分光スペクトルの測定値を計算によって再現することに成功し、欠陥準位についての理解を深めることができた。

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  • ペロブスカイト構造を基本とする酸化物人工超格子の原子層エピタキシ-と物性評価

    研究課題/領域番号：06555183  1994年 - 1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    鶴見 敬章, 神谷 利夫, 大橋 直樹

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    配分額：9300000円 （ 直接経費：9300000円 ）

    本研究では、ペロブスカイト型構造を有するチタン酸バリウム-チタン酸ストロンチウムの人工超格子の作製技術を確立し、その構造解析を行うとともに物性評価に関する検討を行った。得られた研究成果を以下に要約する。
    1)分子線ビームエピタキシ-法による人工超格子の作製システムを用いて、原子層を1層1層積み重ねる原子層エピタキシ-によりチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの人工超格子を作製した。
    2)X線を用いた超格子構造の解析手法を確立した。すなわち、任意の積層様式と膜厚を有する人工超格子のX線回折パターンを計算するソフトウェアーを開発し、計算値と実測値の比較を行った。その結果、異種格子間での構成成分のわずかな拡散を考慮すると両者が非常に良く一致することを見いだした。
    3)チタン酸バリウムの低温成膜を試み、成膜中に低エネルギーの酸素イオンを照射することで、400℃という低温でもエピタキシャル成長が可能なことを見出した。
    4)導電性のチタン酸ストロンチウム基板の上に人工超格子を作製し、導電性基板を下部電極として電気特性の評価を行った。その結果、化学組成と膜厚は同じでも超格子の構造が異なると誘電特性が異なり、単位格子を5ユニットづつ交互に積み重ねた場合、他の試料に比べ誘電率が非常に高くなることを明らかにした。

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  • ダイヤモンドおよび立方晶BNの合成および成長機構に関する研究

    研究課題/領域番号：06403016  1994年 - 1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    福長 脩, 大橋 直樹, 鶴見 敬章, 井川 博行

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    配分額：29500000円 （ 直接経費：29500000円 ）

    これまでの成果を総括し、ダイヤモンド及び立方晶BNの合成と成長機構について総合的な考察を行う。本研究ではダイヤモンドの合成および単結晶育成用溶媒としては種々の合金系を使用した。また、立方晶BN合成用溶媒としてはアルカリ、アルカリ土類ほう窒化物を使用した。ダイヤモンド合成においては、金属溶媒の選択、温度圧力条件の設定などは結晶中の不純物分布に大きな影響を与える。特に代表的な不純物である窒素はゲッター元素を溶媒に添加して、除去することが一般的である。特に代表的な、Tiゲッターが有効な金属溶媒を探索するため、Ni,Co,Fe等の単体溶媒及びFe-Ni,Fe-Co等の合金溶媒を使用してダイヤモンドの単結晶成長を行い、ダイヤモンド結晶中の窒素を赤外分光法で定量分析を行った。溶媒の種類によらずTiゲッターの最適添加量は0.5-1%であり、ダイヤモンド結晶中の窒素量は高温度育成ほど減少すること、特定の溶媒では特にその効果が顕著であることなどが分かった。また、カソードルミネセンス法によりNiもダイヤモンド結晶中に取り込まれることが分かったため、より高純度結晶を育成する溶媒としてはFe-Co合金等が望ましい。このような結果をもとにして特に高純度結晶育成に適したFe-Co合金を選択し、育成した結晶中の窒素濃度Ni濃度を定量的に評価した。
    育成結晶は特に種結晶近傍で炭素の供給の乱れから、ネガティブクリスタル、包有物などが混入しやすい。これを防止する新しい結晶育成技術である再結晶化高純度化法を考案し、その有効性を検証した。また、その応用として連続的に特性の異なる単結晶を育成できることを見出している。
    立方晶BNの合成機構については、CaLiBN_2溶媒を使用した系で著しく合成最低圧力が低下し、4GPa付近になることを見出した。また、など、ダイヤモンド、立方晶BN単結晶の高純度化については様々な知見が集積された。CaLiBN2結晶を徐冷法で作製し単結晶構造解析を行ったところ、Li,Nが欠損した構造中にN=B=N直鎖が存在することが明かとなり、このような溶媒結晶の特徴が低い合成下限圧力を与える原因となっていると考察した。

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  • 圧力効果を利用したコンポジット材料および接合材料の開発

    研究課題/領域番号：05555168  1993年 - 1995年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 試験研究(B)  試験研究(B)

    福長 脩, 大橋 直樹, 神崎 正美

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    配分額：9400000円 （ 直接経費：9400000円 ）

    本研究は高圧力下で物質はミクロマクロレベルで特異な性質を示すことに注目し、それを利用したコンポジット材料接合材料を開発することが目的である。ここでいうコンポジット材料は従来のものよりも拡張された概念であって、たとえば常圧では水は水酸化物から比較的低温度で脱離して酸化物と水蒸気に分離するが、高圧ではこの分解温度は非常に高温度になり、ある場合は水酸化物のまま溶融する。これは水を多量に含むミクロ非晶質コンポジット材料とも考えられる。ダイヤモンド高温高圧で安定な物質で常圧では1200℃で黒鉛に変換するが、6GPaでは1600℃まで安定であるから、ダイヤモンドを含むマイクロコンポジット材料が合成できる。立方晶BNを用いても同様のコンポジット材料が合成できる。
    本研究で扱ったミクロコンポジット材料の例は銅を含むペロブスカイト類似酸化物等であり、このうちのいくつかの化合物は常圧と高圧で構造が異なり、しかも高圧で且つミクロコンポジット材料を構成する成分(この場合は酸素)を高圧下で注入することによって特徴的な物性この場合超電導が実現する。本研究ではSr-Cu-O系、La-Sr-Cu-O系に属する酸化物系列について高圧相が合成できる圧力-温度-組成の関係を明らかにしてかつそれに対するコンポジット化成分の注入効果について検討した。
    マクロコンポジット材料としてはダイヤモンドあるいは立方晶BN分散焼結体について試作研究を行い、ある部分では実用的な切削材料としての評価まで進めた。また、新規に注目すべきマクロコンポジット材料として微粒TiC粒子を分散させたダイヤモンドを試作した。
    以上を総括して、ミクロおよびマクロコンポジット材料を圧力効果を利用して試作した。この結果から、圧力はこのようなコンポジット材料材料を合成する有力な手段であることが明らかとなった。

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  • Wide-gap Oxide Semiconductors

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    資金種別：競争的資金

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  • 酸化物ワイドギャプ半導体

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    資金種別：競争的資金

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